JP3650991B2 - 光通信用窓を備えた電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信用窓に光学レンズを備えた電子機器に係り、特に、光学レンズをケースと一体成形することにより、光学レンズの取り付け強度を高め、かつ組み付け工数を低減できる電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、工場のＦＡ等では、物体の有無や位置を検出するために、光電センサ、近接センサ、超音波センサ等の種々のセンサが使用されるが、測定距離や検知精度の面で光電センサ、特に光ファイバー型光電センサが広く使用されている。
【０００３】
本出願人が現在開発中（未公開）の光ファイバー型光電センサは、図１０に示すように、制御盤に取り付けられるＤＩＮレール１に対して測定対象の異なる複数の光電スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…２ｎが多数密接させて整列配置されており、各光電スイッチ２には、この前端面に光ファイバー３，４が接続され、後端面には信号線や電力線を内蔵したケーブル５が接続されている。
【０００４】
そして、各光電スイッチ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ…２ｎは、光ファイバー３，４先端のセンサヘッド部３ａ，４ａで物体の有無や位置を検出すれば、ケーブル５を通じて制御機器にその検出信号が送られる。
【０００５】
この光ファイバー型光電センサ２は、図１１に示すように、ＤＩＮレール１に取り付けられるレール装着溝６ａを備え、かつ上面に開口６ｂを設けた絶縁樹脂からなるセンサケース６と、このセンサケース６内に収容されるセンサ基板７、並びにセンサ基板７に実装される投・受光素子８，９と、センサ基板７及び投・受光素子８，９を保持する機能を備え、センサケース６の上面開口６ｂを介して内部に収容固定されるベース１０と、投・受光素子８，９に光ファイバー３，４が対峙するように、センサケース６に取り付ける光ファイバーホルダ１１とから構成されている。
【０００６】
更に、センサ基板７を取り付けたベース１０に対して、表示ユニット１２や押しボタン１３、スライドスイッチ１４がベース１０及びセンサ基板７の上縁に沿って取り付けられており、それらを覆うように開閉式カバー１５がセンサケース６のヒンジ部に開閉自在に取り付けられている。また、光ファイバーホルダ１１は、内部のクランプ機構により、光ファイバー３，４がクランプ保持されている。
【０００７】
そして、この種の光ファイバー型光電センサ２は、図１０に示す並列状に配置させた状態では、隣接するセンサ２間で投光素子８の投光タイミングに位相差を設定する必要があることから、センサ基板７に光通信用の投光素子１６が実装され、この光通信用の投光素子１６に対応してセンサケース６に光学レンズ１７が嵌合固定され、光学レンズ１７により収束した光は、隣接するセンサ２の受光素子１８に送られる。すなわち、図１２に示すように、投光素子１６からの光信号は光学レンズ１７ａを通して隣接するセンサケース２の光学レンズ１７ｂに入射して、隣接するセンサの受光素子１８に送られ、各センサ２間での光信号のやり取りを行なっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の光ファイバー型光電センサ２においては、センサ２間の光通信用の投・受光素子１６，１８に対応して、センサケース６に光学レンズ１７が嵌合固定されているが、従来この種光学レンズ１７の嵌合作業は、光通信用窓をセンサケース６に開設し、窓と略同一形状の光学レンズ１７を嵌め込み、接着剤を介して接着固定し、光学レンズ１７の周縁に沿ってシール剤をパッキン処理することにより、シール性を付与しているのが実情である。
【０００９】
従って、光学レンズ１７の嵌合強度がそれ程強固なものではないため、長期使用により光学レンズ１７がずれたりした場合には、センサ２間の光通信を行なう際の受光量が低下するという不具合が指摘されている。
【００１０】
また、センサケース６の両側面にそれぞれ光学レンズ１７を嵌め込む場合には、各窓毎に光学レンズ１７の嵌合作業を必要とし、組み付け工数が嵩み、コストアップを招来するという不具合も指摘されている。
【００１１】
すなわち、隣接させて使用する光電センサ等の電子機器において、電子機器間の通信に光通信を採用しようとする場合に、ケースの互いに対向する部分にレンズ付き光通信用窓を設けてこの窓を介して光通信を行うこととすれば、レンズの取り付け強度や取り付け工数の観点からいかなる構造とすべきかが課題であった。この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、電子機器の内部に光通信用の投・受光素子を収容し、これら投・受光素子に対応する光通信用窓を形成したケースを備え、光通信用窓に光学レンズを組み込んで光通信を行う電子機器において、光学レンズの取り付け強度を強化でき、効率の良い光信号の送受を可能にするとともに、光学レンズの組み付け工数も簡素化できる電子機器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明の電子機器は、内部に光通信用の投光素子、受光素子の少なくとも一方側を実装した基板が収容され、上記投・受光素子に対応する光通信用窓が設けられているケースを備えた電子機器であって、上記ケースの成形時に光通信用窓に光学レンズがインサート成形により設けられていることを特徴とする。
【００１３】
ここで、電子機器としては、光通信用の投光素子もしくは受光素子を内部に収容する機器であれば良く、例えば、ＤＩＮレールに多数密接させて整列配置される光ファイバー型光電センサのように、隣接するセンサ間での光信号の送受を行なうものや、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）の各種ユニット等に適用できる。
【００１４】
そして、このような構成によれば、ケースの成形時に光学レンズをインサート成形することでケースと光学レンズとを一体化するという構成であるため、ケースに対して光学レンズの強固な取り付け強度が得られ、かつ、防水性、防塵性等、良好なシール機能を達成でき、しかも、従来のように接着剤の塗布やパッキン処理等が不要とでき、ケースに光学レンズを一体化する工程を短縮化できる。
【００１５】
また、この発明の一実施形態においては、電子機器は、ケースは、ＤＩＮレールに多数整列配置されるセンサであって、隣接するセンサ間で光通信を行なう光通信用窓がケースの他機と隣接する両側面に設けられている。
【００１６】
そして、このような構成によれば、単一の成形工程で、ケースの複数の面にそれぞれ設けられた光通信用の窓に光学レンズを同時に組み込むことができ、量産性に優れる。
【００１７】
この発明において、光学レンズは、ケースの光通信用窓に対応する部分をシリンドリカルレンズで構成することができる。
【００１８】
そして、このような構成によれば、シリンドリカルレンズの軸心方向を型抜き方向と一致させれば、レンズのインサート成形時における型抜きを円滑に行なえる。
【００１９】
この場合に、光学レンズは、前記シリンドリカルレンズ部とケース内壁面に沿ってケースの両側面の前記シリンドリカルレンズ部を連結する連結部を備えるようにすることができる。
【００２０】
そして、このような構成によれば、ケースの光通信用窓に対応する位置にシリンドリカルレンズ部が位置するように連結部によって一体化された光学レンズを成形金型内に位置決めして、インサート成形を行えば、シリンドリカルレンズ部の位置決めが精度良く行えるとともに、成形後は、ケース内壁面に沿って連結部がケースと一体化されることにより、取り付け強度を強化できる。光学レンズは、ケースの型抜き方向に対してアンダーカット部を有さない形状とするのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子機器用ケースの実施形態について、光ファイバー型光電センサのセンサケースに適用したものについて、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るケースを光ファイバー型光電センサに適用した実施形態を示す側面図、図２は同光ファイバー型光電センサの分解斜視図、図３はセンサケースの側面図、図４はセンサケースの平面図、図５，図６はセンサケースの各断面図、図７はセンサケースの内壁面を示す斜視図、図８はプレートレンズの平面図、図９はプレートレンズの側面図である。
【００２３】
図１，図２において、本発明を適用した光ファイバー型光電センサ２０は、偏平で略直方形状のセンサケース３０と、このセンサケース３０内に収容固定される一体型ベース４０と、一体型ベース４０に支持されるセンサ基板４１並びに投光素子４２、受光素子４３と、投光素子側および受光素子側光ファイバー３，４を一体型ベース４０に保持させるためのクランプ機構５０及び電力線，信号線を内蔵するケーブル５をセンサ基板４１側に接続するためのコネクタ６０と、センサ２０間の光通信用としてセンサケース３０に設けられるプレートレンズ７０とから大略構成されている。
【００２４】
更に詳しくは、センサケース３０は、絶縁樹脂の射出成形体から構成され、図７に示すように、ＤＩＮレール１にファイバー型光電センサ２０を多数密接させて整列配置させる必要があるため、このセンサケース３０の底面には、ＤＩＮレール１に装着するためのレール装着溝３１が設けられレール装着具３１ａが取り付けられている。更に、センサケース３０の上面には、一体型ベース４０を収容固定するための開口３２が開設されるとともに、センサケース３０の前端面３０ａには、光ファイバー３，４を挿通させるための挿通孔３３，３４が形成され、また、センサケース３０の後端面３０ｂには、コネクタ６０を収容するための凹部３５が設けられている。
【００２５】
上記センサケース３０の両側面３０ｃ，３０ｄには、隣接する光電センサ２０間で投光タイミングに位相差を設ける等の光通信を行なうための光通信用窓３６が設けられており、かつセンサケース３０の内壁面には、上下に延びる支持凸条３７が設置されている。
【００２６】
次に、センサケース３０内部に収容固定される一体型ベース４０は、これも絶縁樹脂の射出成形体から構成され、この一体型ベース４０は、センサ基板４１並びにＬＥＤ（発光ダイオード）等の投光素子４２、ＰＤ（フォトダイオード）等の受光素子４３が取付固定されている。
【００２７】
上記センサ基板４１は、電源回路、遅延回路、タイミング制御回路、駆動回路等の各種回路や、投光素子４２、受光素子４３の各端子ピンが実装されているとともに、隣接する光電センサ２０間での光通信を行なう光通信用投光素子４４、光通信用受光素子４５が実装されている。
【００２８】
更に、一体型ベース４０は、フロント側ブロック４０ａと、センサケース３０の上面開口３２を覆う上縁フランジ４０ｂと、フロント側ブロック４０ａと上縁フランジ４０ｂ間に連接され、センサ基板４１を支持する基板取付部４０ｃとを備えており、フロント側ブロック４０ａの両側面には、センサケース３０の支持凸条３７と凹凸嵌合する受け凹条４６が上下方向に沿って形成されており、また、フロント側ブロック部４０ａには、投光素子４２、受光素子４３、また、所望ならば、ＰＤ等からなるＡＰＣ（オートパワーコントロール）用受光素子（図示せず）をそれぞれ収容する素子収容スペース（図示せず）が形成されており、投光素子４２と受光素子４３に対峙するように、光ファイバー３，４の各挿通孔４７ａ，４７ｂが開設されている。
【００２９】
次に、光ファイバー３，４のクランプ機構５０としては、ファイバークランプ５１とクランプレバー５２とから構成されており、一体型ベース４０のフロント側ブロック４０ａに設けられたスペース内にファイバークランプ５１を挿入し、クランプレバー５２を図２中矢印方向に操作することにより、ファイバークランプ５１を下降させ、投光素子側光ファイバー３を円弧状爪部５１ａにより、また、受光側光ファイバー４を長円状孔５１ｂの上縁部分でそれぞれクランプすることにより、光ファイバー３，４を強固にクランプ固定できる。
【００３０】
また、センサ基板４１に電力を供給するとともに、外部の制御機器との信号の入出力を行なうために、コネクタ６０は、プラグ側コネクタ６１とソケット側コネクタ６２とから構成されており、プラグ側コネクタ６１は、センサ基板４１の端子ランド４１ａにプラグ側コネクタ６１の各端子ピン６１ａが半田付け等により実装され、ソケット側コネクタ６２は、センサケース３０のリヤ側端面３０ｂの凹部３５に係止部材６２ａのバネ性により、着脱自在に装着され、プラグ側コネクタ６１の端子ピン６１ａをソケット孔６２ｂに挿入して、ソケット側コネクタ６２内部の図示しない端子とケーブル５の電力線及び信号線が接続される。
【００３１】
次に、本発明の特徴部分であるセンサケース３０とプレートレンズ７０との関係について、図３乃至図９を基に説明する。
【００３２】
まず、センサケース３０は、絶縁樹脂の射出成形体から構成されており、その両側面３０ｃ，３０ｄにはそれぞれ対応する箇所に矩形状の光通信用窓３６ａ，３６ｂが設けられており、この光通信用窓３６ａ，３６ｂに嵌まり込むようにプレートレンズ７０がインサート成形によりセンサケース３０に一体化されている。
【００３３】
上記プレートレンズ７０は、図８で平面図、図９で側面図に示すように、センサケース３０の両側面の光通信用窓３６ａ，３６ｂに対応するシリンドリカルレンズ部７１ａ，７１ｂと、シリンドリカルレンズ部７１ａ，７１ｂを連結するプレート状連結部７２とから構成されている。プレート状連結部７２は、センサケース３０の内面に沿ったコの字型をしており、インサート成形後はセンサケース３０と一体化される。上記プレートレンズ７０の材質は、ポリカーボネート（商品名：ＰＣ ユーピロン Ｓ３０００Ｒ Ｗ０８４（可視光カット））が使用されている。
【００３４】
そして、センサケース３０の射出成形時、射出成形金型（図示せず）にプレートレンズ７０を所定箇所にインサートするが、図４乃至図６に示すように、センサケース３０の光通信用窓３６ａ，３６ｂにプレートレンズ７０のシリンドリカルレンズ部７１ａ，７１ｂが対応するようにインサートを行なう。
【００３５】
このように、センサケース３０の成形時にプレートレンズ７０が一体成形される関係で、プレートレンズ７０は従来のレンズの接着固定方法に比べ、接着剤塗布工程やパッキン処理工程を省略でき、組み付け工数を短縮化できるとともに、インサート成形であるため隙間が生じることがなく、しかも、プレート状連接部７２もセンサケース３０の内壁面に沿って当接されているため、プレートレンズ７０の取付強度を強固なものにできる。
【００３６】
更に、本発明のセンサケース３０のように、２箇所の光通信用窓３６ａ，３６ｂに同時にシリンドリカルレンズ部７１ａ，７１ｂを一体化できるため、このことも工数削減に繋がる。
【００３７】
また、プレート状連結部７２は、図６中Ａ矢印で示す型抜き方向に対してアンダーカット部を有さないため、型抜き上の問題がない。
【００３８】
以上説明した実施形態は、光ファイバー型光電センサ２０におけるセンサケース３０に光通信用のプレートレンズ７０を一体成形する実施形態について説明したが、プレートレンズ７０以外の光学レンズをＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）のケースに一体化することに適用できる等、電子機器用ケースと光学レンズとをインサート成形により一体化する構造であれば、広範囲に適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係る電子機器は、ケースの光通信用窓に嵌装する光学レンズをケース成形時にケースとインサート一体化するという構成であるため、ケースに対する光学レンズの取り付け強度を強化でき、光信号の送受を長期に亘り円滑に行なうことができるとともに、従来の光学レンズの取り付け作業に比べ、工数も短縮化でき、製作コストの低減化を図ることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した光ファイバー型光電センサを示す側面図である。
【図２】図１に示す光ファイバー型光電センサの構成を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示す光ファイバー型光電センサにおけるセンサケースを示す側面図である。
【図４】図３に示すセンサケースの平面図である。
【図５】図４中V −V 線断面図である。
【図６】図４中VI−VI線断面図である。
【図７】図３に示すセンサケースの内壁面を示す斜視図である。
【図８】図３に示すセンサケースに一体化されるプレートレンズを示す平面図である。
【図９】図８に示すプレートレンズの側面図である。
【図１０】光電センサを多数並列装着したセンサシステムを示す説明図である。
【図１１】従来の光ファイバー型光電センサの大略構成を示す分解斜視図である。
【図１２】従来の光ファイバー型光電センサにおけるレンズとセンサケースとの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ＤＩＮレール
３，４ 光ファイバー
５ ケーブル
２０ 光ファイバー型光電センサ
３０ センサケース
３６（３６ａ，３６ｂ） 光通信用窓
４０ 一体型ベース
４１ センサ基板
４４ 光通信用投光素子
４５ 光通信用受光素子
５０ 光ファイバー保持機構
６０ コネクタ
７０ プレートレンズ
７１ａ，７１ｂ シリンドリカルレンズ部
７２ プレート状連結部

Claims (1)

1. 内部に光通信用の投光素子、受光素子の少なくとも一方側を実装した基板が収容され、上記投・受光素子に対応する光通信用窓が設けられているケースを備えた電子機器であって、上記ケースの成形時に光通信用窓に光学レンズがインサート成形により設けられており、
   前記電子機器は、ＤＩＮレールに多数整列配置されるセンサであって、隣接するセンサ間で光通信を行なう光通信用窓がケースの両側面に設けられており、
   前記光学レンズは、ケースの光通信用窓に対応する部分がシリンドリカルレンズで構成されており、前記シリンドリカルレンズ部と、ケース内壁面に沿ってケースの両側面の前記シリンドリカルレンズ部を連結する連結部を備えており、
   前記ケースの上面には、少なくとも前記光学レンズをインサート成型する工程においては開口が開設されており、
   前記光学レンズ連結部はケース底面の内壁面に沿っていることを特徴とする電子機器。

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